基于“3·29”吉林八寶煤礦瓦斯爆炸的調查方法研究

胡子恒

(華北科技學院，北京 065201)

0 引言

煤礦瓦斯爆炸事故是煤礦安全生產中的一大難題，每年都會造成大量人員傷亡和財產損失。2019年3月29日，吉林八寶煤礦發生一起嚴重的瓦斯爆炸事故，在未了解清楚瓦斯爆炸原因和確認爆炸發生地時盲目進入煤礦進行救援，造成巨大的人員傷亡和財產損失。為了徹底調查事故原因，防止類似事故再次發生，需對煤礦瓦斯爆炸調查方法進行深入研究和探討。目前，煤礦瓦斯爆炸調查方法主要包括現場勘查、實驗模擬和數值模擬[1]。現場勘查是調查煤礦瓦斯爆炸事故的基本方法，但由于現場勘查的限制，很難獲取完整的事故信息[2]。實驗模擬可以在實驗室中模擬瓦斯爆炸過程，但是由于實驗條件的限制，實驗結果往往難以完全反映實際情況[3]。數值模擬是一種新興的調查方法，可以通過計算機模擬瓦斯爆炸過程，提供更多信息和數據，但是目前的數值模擬方法還存在一些不足之處。本文將以吉林八寶煤礦的瓦斯爆炸事故為例，探討現有的煤礦瓦斯爆炸調查方法的不足之處，并提出一種基于數值模擬的新調查方法，更準確地模擬瓦斯爆炸過程，幫助調查人員確定爆炸原因和采取相應的措施[4]。

1 煤礦瓦斯爆炸調查方法的研究現狀

煤礦瓦斯爆炸是煤礦安全生產中的一大難題，對煤礦安全生產造成了極大威脅。目前，煤礦瓦斯爆炸調查方法主要包括現場勘查、實驗模擬和數值模擬。

現場勘查是調查煤礦瓦斯爆炸事故的最基本方法，通過對現場進行勘查和調查，獲取事故的基本信息和現場情況，確定爆炸的范圍和原因等。但是由于現場勘查的限制，很難獲取完整的事故信息，特別是對一些難以進入的區域或者已經發生結構破壞的區域，現場勘查的效果非常有限[5]。

實驗模擬可以在實驗室中模擬瓦斯爆炸過程，并通過實驗數據分析和模擬結果驗證，確定爆炸的機理和過程、爆炸范圍和影響等。但是由于實驗條件的限制，實驗結果往往難以完全反映實際情況，特別是對于一些復雜的煤礦工作面的瓦斯爆炸事故，實驗模擬的效果非常有限[6]。

數值模擬是一種新興的調查方法，可以通過計算機模擬瓦斯爆炸過程，提供更多的信息和數據，以及更準確的爆炸范圍和影響等。數值模擬方法已經被廣泛應用于煤礦瓦斯爆炸的調查中，如FLACS、KIVA等數值模擬軟件，可以模擬瓦斯爆炸過程，分析爆炸機理、爆炸范圍和影響等[7]。但是目前的數值模擬方法還存在一些不足之處，如模型的精度和可靠性等方面需要進一步提高。

2 煤礦瓦斯爆炸原因

2.1 煤礦安全管理不到位

若煤礦安全管理不到位，可能導致瓦斯爆炸事故的發生[8]，表現為以下方面：

(1)煤礦管理者對煤礦安全管理工作不夠重視，安全管理制度不完善，安全培訓不到位，導致礦工對安全的認識不夠，安全意識淡薄；

(2)煤礦管理者對煤礦設備的維護保養不到位，設備老化、故障頻發，導致煤礦生產中瓦斯排放量過大；

(3)煤礦管理者對煤礦現場的監管不到位，煤礦現場存在違章作業、安全隱患未得到及時處理等問題，導致煤礦生產中瓦斯濃度過高[9]。

因此，為了預防瓦斯爆炸事故的發生，煤礦管理者需要加強對煤礦安全的重視，完善煤礦安全管理制度，加強煤礦設備的維護保養，加強現場監管，及時處理安全隱患，提高礦工的安全意識和安全技能[10]。

2.2 瓦斯濃度過高

在煤礦生產中，瓦斯是無色、無味、易燃、易爆的氣體，一般來說，瓦斯濃度達到5%～15%時，可形成可燃性氣體混合物，達到爆炸極限濃度時，只需一定能量就能引起爆炸[11]。瓦斯濃度過高可能是由以下原因造成的：

(1)煤礦生產過程中瓦斯的排放量過大，超出了礦井通風系統的處理能力；

(2)煤礦通風系統不完善、通風不暢，瓦斯不能及時排出；

(3)煤礦生產中存在違章作業，如在禁止使用明火處使用明火、在禁止吸煙區域吸煙等，可能引起瓦斯爆炸。

因此，為了預防瓦斯爆炸事故的發生，煤礦管理者需要采取一系列措施，例如，加強煤礦通風系統的建設和維護，確保通風系統的正常運行；加強對煤礦現場的監管，禁止違章作業；加強煤礦安全培訓，提高礦工的安全意識和安全技能；加強對煤礦設備的維護保養，確保設備的正常運行。

2.3 煤塵爆炸

煤塵是一種易燃易爆物質，當煤塵在空氣中形成一定濃度的混合物時，只需一定能量就能引起爆炸。在煤礦生產中，煤塵是一種常見的危險物質，也是煤礦瓦斯爆炸的重要誘因[12]。煤塵爆炸可能是由以下原因造成的：

(1)煤礦生產中煤炭的破碎、運輸、裝卸等過程中，煤塵的產生量過大，煤塵在空氣中形成一定濃度的混合物；

(2)煤礦通風系統不完善、通風不暢，無法及時排出煤塵，導致煤塵在煤礦中積聚；

(3)煤礦生產中存在違章作業，如在易燃易爆區域吸煙、使用明火等，可能引起煤塵爆炸。

因此，為了預防煤塵爆炸引起瓦斯爆炸事故，煤礦管理者需要采取一系列措施，如加強煤炭的破碎、運輸、裝卸等過程中的煤塵控制、通過濕法噴霧等方法降低煤塵的產生量。

2.4 設備故障

在煤礦生產過程中，各種設備的正常運轉才能保證生產的安全和高效。若設備出現故障，可能會導致煤礦內部的瓦斯積聚，引發爆炸事故[13]。

設備故障包括機械故障、電氣故障、儀表故障等。例如，煤礦通風設備出現故障會導致瓦斯無法及時排出，瓦斯濃度逐漸升高，當達到爆炸極限時，可能會發生瓦斯爆炸事故；煤礦瓦斯抽放設備出現故障可能會導致瓦斯無法抽出，增加瓦斯爆炸風險。

為了避免設備故障導致瓦斯爆炸事故，煤礦企業需要加強設備的維護和檢修，定期對設備進行全面檢查，及時發現故障并進行修理或更換。同時，煤礦企業也需加強員工培訓，提高員工對設備的操作和維護水平，降低設備故障的發生率。

2.5 人為因素

若人員操作不當、違反安全規定，可能會導致瓦斯爆炸事故的發生[14]。人為因素包括以下方面：

(1)人員安全意識不強，對煤礦安全的重要性認識不夠，忽視安全規定；

(2)人員違反操作規程，在禁止區域吸煙、使用不合格電器等；

(3)企業管理不到位，導致人員缺乏安全意識。

為了避免人為因素導致瓦斯爆炸事故，煤礦企業需加強員工的安全培訓，提高員工的安全意識。同時，煤礦企業也需加強安全管理，建立完善的安全管理制度，嚴格執行安全規定，保障生產安全[15]。

3 存在的問題與不足

(1)現場勘查不夠全面。現場勘查是煤礦瓦斯爆炸調查的重要環節，但是在實際調查中，現場勘查往往不夠全面，可能會遺漏一些關鍵信息，影響調查的準確性和可靠性。

(2)實驗模擬不夠真實。為了驗證煤礦瓦斯爆炸的機理和原因，通常需要進行實驗模擬。然而，現有的實驗模擬方法仍然存在一些問題，比如實驗條件不能完全還原現場情況、實驗結果不能完全反映真實情況等。

(3)數值模擬不夠準確。數值模擬是煤礦瓦斯爆炸調查的重要手段之一，但是現有的數值模擬方法仍然存在一些問題，比如模型參數不準確、計算精度不高等。

(4)缺乏綜合分析。煤礦瓦斯爆炸是一個復雜的過程，涉及多個因素，單一的調查方法難以全面分析和解決問題。因此，需要采用多種方法相結合的方式進行綜合分析，以更好地理解和解決問題。

(5)缺乏預防措施。煤礦瓦斯爆炸的調查不僅要探究事故原因，更要提出相應的預防措施。然而，現有的調查方法往往忽略了這一點，需要進一步完善。

為了更好地解決這些問題，需要進一步完善現有的煤礦瓦斯爆炸調查方法，加強現場勘查、實驗模擬和數值模擬，采用多種方法相結合的方式進行綜合分析，提出相應的預防措施，更好地預防煤礦瓦斯爆炸事故的發生[16]。

4 改進及完善建議

(1)加強現場勘查。采用多種手段，如視頻監控、傳感器監測等，收集更全面的現場信息。此外，需要建立完善的現場勘查流程和標準，確保勘查工作的準確性和可靠性。

(2)設備和技術的改進。為了提高實驗模擬的真實性，可以采用更先進的實驗設備和技術，如高速攝影、激光測量等，以還原現場情況。此外，需要建立完善的實驗模擬流程和標準，確保實驗結果的準確性和可靠性。

(3)優化數值模擬。為了提高模型參數的準確性和計算精度，可以采用更精細的數值模型和更先進的計算方法，如多物理場耦合、網格優化等。

(4)綜合分析。建立完善的數據分析平臺，將現場勘查、實驗模擬和數值模擬等數據進行集成和分析，以更好地理解和解決問題。

(5)數據庫的建立。建立完善的預防措施數據庫，將各種預防措施進行分類和整理。

這些措施的實施將有助于提高調查的準確性和可靠性，進一步完善現有的調查方法，以更好地預防煤礦瓦斯爆炸事故的發生[17]。

5 探究新方法

造成“3·29”吉林八寶煤礦的瓦斯爆炸事故的主要原因是安全監管未到位，并且在事故發生后并未確認事故現場的安全狀況就組織人員進行救援，造成救援人員傷亡。以此事故為例，可建立一種新型的事故調查救援方案：在事故發生后，及時明確事故發生原因并對現場環境進行安全勘探，利用現代化救援裝備及設備對事故現場進行安全分析及數據收集，對所得到的現場數據進行實驗模擬和數值模擬測試，以模擬結果和相應數據為依據，由專家確認現場救援方案，迅速對被困人員進行營救。

6 結語

基于“3·29”吉林八寶煤礦的瓦斯爆炸調查方法研究表明，當前的煤礦瓦斯爆炸調查方法存在一些不足之處，如現場勘查難度大、實驗模擬過程中存在誤差等[18]，因此需要采用多種方法相結合的方式以提高調查的準確性和可靠性。在現場勘查方面，應加強對煤礦瓦斯爆炸事故的現場勘查和證據收集，以便更好地了解事故的發生過程和原因；在實驗模擬方面，應加強對煤礦瓦斯爆炸事故的實驗模擬研究，以便更好地了解事故的爆炸機理和影響因素[19]；在數值模擬方面，應加強對煤礦瓦斯爆炸事故的數值模擬研究，以便更好地了解事故的爆炸過程和影響因素。